Het gebruikspotentieel van cobots doorgelicht

In steeds meer productiehallen werken mens en machine zij aan zij. Een recente Amerikaanse studie geeft de stand van zaken weer en gaat uitgebreid in op verschillende usecases, om het potentieel van deze relatief nieuwe technologie te belichten.

Het samenbrengen van collaboratieve robots (cobots) en mensen in een gedeelde werkomgeving, blijft tot op vandaag een 'hot topic' in de industrie. De samenwerking van mens en robot strekt zich uit over verschillende sectoren, gaande van productie over logistiek en professionele dienstverlening tot zelfs in consumentgerichte dienstensectoren.

Uit onderzoek door de Amerikaanse Robotic Industries Association (RIA) bij eindgebruikers met verschillende industriële en commerciële achtergrond blijkt dat collaboratieve robotica nog altijd een opkomende technologie is. De grootste groep potentiële gebruikers - kmo's - beginnen nu pas de voordelen en beperkingen te begrijpen. De toepassingen situeren zich nog altijd grotendeels bij grote multinationals, maar die verhouding is aan het veranderen. Bedrijven van alle grootten maken gebruik van de technologie omwille van haar veiligheid, flexibiliteit, gemak van integratie en aanpasbaarheid, ruimtebesparing, kostenefficiëntie, snelle ROI en in veel gevallen ook eenvoudige programmering. Operatoren worden het langzaamaan gewoon de productievloer te delen met deze nieuwe 'medewerkers'.

De robots en 'enabling' technologieën zijn er de laatste vijf jaren aanzienlijk op vooruit gegaan, om zo een grote range aan toepassingen over tal van industriële en commerciële sectoren mogelijk te maken. De verschillende opties die merken aanbieden en product-features breiden snel uit, wat helpt de prijs omlaag te duwen en meer technologische vooruitgang op gang brengt onder het aanbod van concurrenten. Cobots kunnen verschillende vormen aannemen: vermogen- en kracht-beperkte robots, klassieke robots met functionele veiligheidstechnologieën en autonome mobiele robots.

Mobiele robots staan nu wellicht waar hun stationaire collaboratieve neefjes enkele jaren geleden nog stonden. Ze kunnen rekenen op een grote groep 'early adopters' die over de middelen beschikken om toepassingen te ontwikkelen en de risico's te verkleinen. Wat de huidige normen voor veiligheid met robots deden voor de bredere assimilatie van vermogen- en krachtbegrensde robots, wordt verwacht dat nieuwe veiligheidsrichtlijnen voor mobiele robots zullen doen in de nabije toekomst. Veiligheid zal altijd de hoogste prioriteit krijgen.

De onderzoekers verwachten in de toekomst meer directe interactie te zien tussen mensen en robots. Niet alleen wanneer ze in elkaars nabijheid werken, maar ook dat ze effectief samenwerken: onderdelen en componenten aan elkaar doorgeven en samen werken aan assemblages.

Enkele praktijkvoorbeelden

Vele grote multinationals willen op technologisch vlak voorloper blijven en nemen robotica op, cobots in het bijzonder. Ze willen hiermee hun concurrentieel voordeel in kwaliteit, efficiëntie en kost behouden en tegelijk de veiligheid van hun werkkrachten verhogen. Een voorbeeld van zo'n bedrijf is General Motors, dat een lange geschiedenis heeft in innoveren met robots. De autofabrikant heeft wereldwijd zo'n 35.000 robots in productie en introduceert elke maand nieuwe collaboratieve toepassingen. De fabrikant gebruikt zowel klassieke robots voor collaboratieve toepassingen als vermogen- en krachtbegrensde robots.

Enkele voorbeelden van de aanpak van General Motors (GE): de autobouwer maakt veelvuldig gebruik van een tweevoudig veiligheidscontrolesysteem (Fanuc). Een software-gebaseerde technologie geïntegreerd in de robotsturingen in combinatie met externe veiligheidsmechanismen zoals veiligheidssensoren. Dit maakt mens-robot-collaboratieve operaties mogelijk, zelfs met robots met een hoge payload. Zo maken alle productiecellen die sluitsystemen zoals portieren, motorkappen en kofferdeksels lassen, gebruik van deze technologie. Ze laat toe dat mensen en heavy-duty robots dezelfde werkruimte delen wanneer het nodig is componenten te laden of te ontladen of klemmingen te veranderen.

Collaboratieve robots worden ingezet voor allerlei toepassingen waarbij mens en robot moeten samenwerken. Ze worden onder meer gebruikt om te helpen reservebanden te stapelen en in voertuigen te plaatsen. Met een visiesysteem op de arm gemonteerd worden de cobots ingezet voor kwaliteitscontrole, om het oppervlak of afmetingen van onderdelen en assemblages te controleren. Voor het aanschroeven van bouten worden cobots gebruikt om het gereedschap op de bout te positioneren en aan te schroeven tot een welbepaalde spanning. In verlijmingstoepassingen zorgen de robots ervoor dat de werknemers niet blootgesteld worden aan hete, sterk ruikende lijmen en bereiken ze een hogere applicatienauwkeurigheid.

Door veiligheidssystemen op te zetten zonder hekwerk kunnen de operatoren vrij tussen de cobots lopen, waardoor verschillende operaties in één station kunnen worden samengebracht, wat plaats bespaart op de werkvloer.

Een andere multinational die pioniert in technologie, is General Eelectric (GE). Over de onderneming heen worden robots ingezet in de afdelingen lucht- en ruimtevaart, energiewinning en gezondheidszorg. In haar Amerikaanse verlichtingsfabriek in Hendersonville (North Carolina, VSA) gebeurden de meeste assemblages aanvankelijk manueel, tot in 2015 een Sawyer-cobot (Rethink) werd geïntroduceerd. Zowel producten als technologieën veranderen frequent, waardoor een flexibele oplossing als Sawyer een betere keuze is dan een vaste oplossing. Enig experiment was nodig om na te gaan waar en voor welke taken deze cobot het beste kon worden ingeschakeld. Door bijvoorbeeld metalen kisten op te nemen, op een lijn te zetten en de binnenkant te voorzien van een kunststof bekleding kon een operator twee uur tijd per dag winnen. Verder kon men de cobot laten samenwerken met een cartesische robot, om silicone op glasplaten aan te brengen. Zo was was één operator minder nodig op de lijn.

Whirlpool beschikt over fabrieken die historisch opgebouwd zijn voor manuele assemblage en automatisering bleek hier een hele uitdaging. Cobots werden recent binnengebracht om repetitieve taken over te nemen die een ergonomisch risico vormden voor de werknemers. De meer dan 50 cobots (UR en Fanuc) worden ingezet voor picking & placing van componenten, en het aanbrengen van lijm of afdichtingsmiddelen. Sommige hebben een camera op de arm voor visuele inspectie. Whirlpool slaagde erin zelf de sets aan vaardigheden te ontwikkelen om de cobots te kunnen inzetten. Dit dankzij hun gebruiksgemak en eenvoudige programmering, waardoor geen uitgebreide achtergrond in robotica en automatisering nodig is om ze te implementeren.

Zelf aan de slag met (mobiele) cobots? Neem contact met ons op!

Dit artikel kwam tot stand met de steun van Agentschap Innoveren en Ondernemen (project VISiv-Flexibele automatisering).

(Bron foto: Current, powered by GE)

Tags: